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Una introducción a la química, explicando los conceptos básicos de átomos, moléculas, sustancias, transformaciones y sistemas materiales. Además, se abordan las teorías atómicas de dalton y la nomenclatura de los compuestos químicos, incluyendo óxidos, hidruros, peróxidos, hidruros metálicos, compuestos binarios del hidrógeno con no metales, hidruidos, sales haloideas y sales. También se incluyen ejemplos y reglas para la nomenclatura de los compuestos.
Tipo: Resúmenes
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QUIMICA GENERAL
Y QUÍMICA I
9 - 12 HS
QUIMICA GENERAL
Y QUÍMICA I
9 - 12 HS
Cambios de estado de la materia En determinadas condiciones de temperatura y presión, una sustancia se presenta en un estado físico determinado, pero si se modifican las condiciones, ésta puede pasar a un nuevo estado físico. Los cambios de estado se pueden representar de la siguiente manera:
AGUA SÓLIDA AGUA LÍQUIDA
IODO SÓLIDO IODO GASEOSO
BROMO LÍQUIDO BROMO GASEOSO
Propiedades de la materia Las propiedades de la materia se clasifican de acuerdo con su dependencia con la masa de muestra en:
Ejemplos:
Cambio físico :
Los cambios físicos son aquellos procesos que modifican a la materia, pero no dan lugar a la formación de nuevas sustancias, es decir, las sustancias no se transforman en otras.
Cambio Químico. Los cambios químicos transforman las sustancias en otras diferentes.
El peso y el volumen en los dos recipientes cambiaron. El peso y el volumen son propiedades extensiva s porque varían de acuerdo con la cantidad (masa) de agua en un vaso y el otro. El color, olor, y sabor del agua son los mismos en los dos recipientes. El olor, el color y el sabor son propiedades intensivas porque no cambian con la cantidad de agua.
-Elementos: Son sustancias que no pueden descomponerse en sustancias más simples por métodos químicos, se componen de un solo tipo de átomo. Son los elementos de la Tabla Periódica. Se representan mediante un símbolo. Ejemplo: oxígeno (O), calcio (Ca), hierro (Fe), carbono (C).
En toda reacción química se cumplen dos principios: a) El principio de conservación de la masa. b) El principio de conservación de la energía.
-Principio de Conservación de la Masa : expresa que en toda reacción química la suma de las masas de reactivos es igual a la suma de las masas de los productos.
Ejemplo: se quema una muestra de magnesio metálico en el aire: 2Mg(s) + O 2 (g) → 2MgO(s) se forma el oxido de magnesio, un polvo blanco resultado de la combinación de Mg con el oxígeno del aire. Esta reacción libera gran cantidad de energía calórica y luminosa. La masa del MgO obtenido, es exactamente la suma de las masas del Mg y el O 2 que se combinaron.
-Principio de Conservación de la Energía : Este principio expresa que la energía no puede crearse ni destruirse en una reacción química o proceso físico, solo puede convertirse de una forma a otra (Primera Ley de la Termodinámica). Hay una equivalencia entre la energía y la masa de un sistema material, está dada por la ecuación de Einstein:
De esta expresión deducimos que la masa y la energía del objeto son proporcionales, y la constante de proporcionalidad es la velocidad de la luz. Esta ecuación muestra que es muy grande la cantidad de energía que puede ser obtenida por conversión de una pequeña cantidad de materia.
El concepto de átomo se desarrolló en Grecia en la antigüedad, y se lo consideraba indivisible. En 1803 John Dalton, formuló sobre bases experimentales su Teoría atómica.
Los siguientes postulados resumen la esencia de la Teoría Atómica de Dalton:
1- Cada elemento se compone de partículas extremadamente pequeñas, llamadas átomos. 2- Los átomos de un elemento dado son idénticos; los átomos de elementos diferentes son diferentes y tienen propiedades distintas (incluida la masa).
3- Los átomos no se crean ni destruyen en las reacciones químicas, ni se transforman en átomos diferentes.
4- Se forman compuestos cuando se combinan átomos de más de un elemento. Un compuesto dado, siempre tiene el mismo número relativo y clase de átomos.
Algunas de las ideas de Dalton, no pudieron ser comprobadas experimentalmente en esa época. Aun con sus limitaciones, las ideas de Dalton dieron una base que científicos posteriores pudieron modificar.
Es la menor porción de materia capaz de combinarse para formar moléculas. Ejemplos: átomo de sodio, átomo de de cloro, átomo de aluminio, etc.
Es la menor porción de una sustancia formada por átomos, que puede existir libre y presenta todas las propiedades de dicha sustancia. Ejemplos: molécula de agua (H 2 O); molécula de hierro (Fe); molécula de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ).
Se define como atomicidad a la cantidad de átomos que integran una molécula. Monoatómicas: integradas por un átomo. Ejemplos de sustancias simples monoatómicas: Na, Fe, He, etc. Diatómicas o Biatómicas: integradas por dos átomos. Ejemplos de sustancias simples diatómicas: O 2 ; Cl 2 ; H 2 , etc. Ejemplos de sustancias compuestas con moléculas diatómicas: CO; NaH; etc.
En la vida cotidiana, a veces debemos comprar sustancias que utilizamos para diferentes fines, por ejemplo, como materiales de construcción, medicamentos, alimentos, desinfectantes, elementos de limpieza, etc. Estos productos que son sustancias químicas, tienen nombres comunes, comerciales o vulgares.
Las fórmulas se usan para representar los compuestos. En una fórmula se escriben los símbolos de los elementos uno al lado del otro y con un subíndice que indica el número de átomos con que cada elemento interviene. En las fórmulas el constituyente electropositivo (metales) debe ser colocado siempre adelante. Cuando se tiene en cuenta la cantidad real de átomos que forman la molécula, la fórmula se llama molecular. Las fórmulas desarrolladas indican cómo están unidos los átomos en la molécula.
Fórmula Fórmula Fórmula Mínima Molecular Desarrollada
Son combinaciones de sólo dos elementos. Dentro de ellos encontramos: a) Óxidos Básicos : Resultan de la combinación de un metal con oxígeno.
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) ha establecido una serie de reglas aplicables a la nomenclatura de los compuestos inorgánicos.
Nomenclatura Tradicional o Antigua : Si el metal que forma el óxido tiene un solo número de valencia, se antepone la palabra “óxido” al nombre del metal. Cuando el metal tiene más de una valencia, se agrega al nombre del metal el sufijo “oso” para la menor valencia e “ico” para la mayor valencia. Nomenclatura Stock : Se escribe el nombre genérico “óxido” seguido de la preposición “de” y el nombre del elemento seguido de su valencia en números romanos entre paréntesis. Nomenclatura Sistemática o moderna : Se basa en nombrar a los óxidos usando prefijos numéricos griegos que indican el número de átomos de cada de elemento que forma la molécula.
Son combinaciones del oxígeno con elementos como el carbono, el nitrógeno y el azufre entre otros. No reaccionan con el agua, de ahí su carácter neutro. Ejemplos: CO monóxido de carbono NO monóxido de nitrógeno SO monóxido de azufre
Son combinaciones de oxigeno y metal. Su fórmula general es la siguiente:
Los coeficientes de las fórmulas de los peróxidos son simplificables, respetando la agrupación (O 2 ), ya que ésta figura realmente en la composición de las moléculas. Peróxidos: se denominan así a los compuestos que se caracterizan por poseer un puente oxígeno
Son sustancias resultantes de la combinación de un metal e hidrógeno
Nomenclatura Stock : Se asigna la palabra “hidruro” luego el nombre del metal y finalmente entre paréntesis se escribe en números romanos la valencia del elemento.
Nomenclatura tradicional: Se asigna la palabra “hidruro” seguido del nombre del metal terminado en “oso” e “ico”, según la valencia que presente.
Peróxido Peróxido Peróxido de hidrógeno de sodio de bario
de hidrógeno
BaO 2
Hay otros compuestos de este tipo que tienen nombres tradicionales. Estas sustancias no son ácidas.
El NH 3 en solución acuosa tiene reacción básica (alcalina)
Si se agrega agua a un óxido básico se pro duce una combinació n que da lugar a una nueva sustancia que recibe el nombre de hidróxido.
Oxido Básico + Agua → Hidróxido
Nomenclatura tradicional : Se nombran de igual forma que los “óxidos ácidos”, se reemplaza la palabra “anhídrido” por “ácido”.
Hay elementos que forman más de un oxácido distinto según el grado de hidratación. Por ejemplo, los óxidos ácidos de fósforo, arsénico y antimonio pueden reaccionar con una, dos o tres moléculas de agua, para dar lugar a la formación de tres oxácidos distintos. Lo mismo ocurre con el óxido ácido del boro, y el óxido ácido del silicio los cuales reaccionan con una y tres moléculas de agua para dar lugar a la formación de dos oxácidos distintos. Ejemplos
Resultan de la combinación de un hidrácido con un hidróxido, obteniéndose agua y un compuesto denominado sal.
Ejemplo: Sulfuro Ferroso H 2 S + Fe(OH) 2 → FeS + 2 H 2 O
Nomenclatura Tradicional : se agrega al nombre del no metal el sufijo “uro” seguido del nombre del metal.
Cuando reaccionan ácidos y bases se forman sales neutras más agua. Ejemplo:
2 HNO 3 + Fe(OH) 2 → Fe(NO 3 ) 2 + 2 H 2 O
La denominación que reciben las sales proviene del nombre del ácido que las origina, y se agregan las terminaciones según lo siguiente:
a) Los ácidos terminados en “hídrico” originan sales terminadas en “uro”. b) Los ácidos terminados en “oso” originan sales terminadas en “ito”. c) Los ácidos terminados en “ico” originan sales terminadas en “ato”.
En la siguiente tabla se muestran en resumen las pautas:
Nombre del Acido Nombre de la Sal
Hipo …………………oso Per ………………… .ico …..…….…………oso ….…………………ico ….……...hídrico
Hipo ….………………… ito Per ……………………… ato ………………….…………. ito ………….…………………. ato …………………….……… uro
Tabla 1
METALES
Símbolo Nombre Valencia Li Na K Ag
Litio Sodio Potasio Plata
Hg Cu
Mercurio Cobre
Ca Sr Ba Be Mg
Calcio Estroncio Bario Berilio Magnesio
Fórmula Química……………………… Nomenclatura Stock…………………… Nomenclatura Tradicional………….. Hidróxido Hidróxido Hidróxido Hidróxido Hidróxido
Fórmula Química……………………… Nomenclatura Stock…………………… Nomenclatura Tradicional………….. Hidróxido Hidróxido Hidróxido Hidróxido Hidróxido
Ejercicios de Aplicación
I) A. Lea atentamente los ejemplos de la columna de la izquierda y escriba sobre la línea de
puntos si corresponden a materia o energía:
B. Indique con una cruz cuáles de las siguientes propiedades son intensivas y cuáles extensivas:
Intensivas Extensivas
C. Dada la siguiente nómina de fenómenos (cambios), indique si son físicos o químicos:
Físicos Químicos
D. Trace una línea de unión entre el ítem de la izquierda con el que corresponde a la derecha:
Las moléculas se mueven a gran velocidad Tiene volumen propio y forma variable Estado sólido Las distancias intermoleculares son grandes Las moléculas se encuentran ordenadas Estado líquido Predominan entre las moléculas las fuerza de Estado gaseoso Atracción sobre las de repulsión.
E. Indique el nombre del cambio de estado de los siguientes cuerpos:
F. A temperatura ambiente, el amoníaco es gas, el agua es líquido y el azúcar es sólido. ¿Cuál de estas sustancias tendrá la más fuerte atracción entre sus partículas? ¿Cuál tiene la más débil?
G. De los siguientes sistemas materiales, indique de acuerdo a sus experiencias, conocimientos y observaciones, en qué estado de agregación se encuentran a temperatura ambiente:
